淺談隔膜泵串油故障處理

摘要：賈家堡鐵礦尾礦泵站采用DGMB320/8.0三缸單作用活塞隔膜泵輸送尾礦漿，在投產初期隔膜泵出現串油故障，通過對隔膜泵故障情況檢查分析、反復試驗，采用新型潤滑質，解決了串油故障，并進一步對隔膜泵潤滑系統進行改造，減少潤滑油的使用數量，降低生產成本，實現節能增效的目的。

Abstract： The triplex single acting piston diaphragm pulp （DGMB320/8.0） is used for transporting-tailing in tailings pump station of Jia jiapu mining company. At beginning of production， the lost oil fault occurred in diaphragm pump. By means of check， analysis and experiments， the fault was removed by changing new lubricant media. Furthermore the lubricating system of diaphragm pump was transformed. By this way， the using amount of lubricating oil was reduced， and further the production costs were reduced. The purposes of energy saving and efficiency increasing were achieved.

關鍵詞：隔膜泵;液力端;動力端;潤滑油

Key words： diaphragm pump;fluid end;power end;lubricating oil

0 ?引言

賈家堡鐵礦（以下簡稱賈礦）是集采、選為一體的鐵精粉生產企業，是本鋼重要原料生產基地之一，年處理原礦425萬t，生產尾礦310萬t。為妥善處理尾礦保護自然環境，賈礦采用一站式長距離漿體管道輸送方式將尾礦排放到26公里外尾礦庫[1]，選用隔膜泵作為尾礦漿輸送設備。隔膜泵又稱控制泵，具有輸送壓力高、可控性好和應用范圍廣等特點[2]。在投產初期隔膜泵出現串油故障，通過對隔膜泵故障情況檢查分析、反復試驗，采用新型潤滑質，解決了串油故障，并進一步對隔膜泵潤滑系統進行改造，減少潤滑油的使用數量，降低生產成本，實現節能增效的目的。

1 ?隔膜泵的工作特點

賈礦選用隔膜泵是DGMB320/8.0型三缸單作用活塞隔膜泵，由傳動系統、動力端、液力端、液壓輔助系統、進出料補償系統等組成[3]，如圖1所示。三缸單作用往復式隔膜泵的液力端中有三個活塞缸、三個隔膜室、三個進料閥箱、三個出料閥箱并有左、中、右腔體各與活塞缸連接。隔膜室主要由隔膜總成和隔膜室罐體組成，并由隔膜分成油室和漿室兩部分，與活塞缸和膜位控制液壓系統相連的一側為油室，其中充滿推動液;與進排料閥相連的一側稱為漿室，其中充滿輸送漿體[4]。被輸送的液體在泵缸內被膜片與工作液體隔開，只與泵缸、吸入閥、排出閥及膜片的泵內一側接觸，而不接觸活塞以及密封裝置，這就使活塞等重要零件完全在油介質中工作，處于良好的工作狀態，減少了這些部件的磨蝕。

隔膜泵最大工作流量320m3/h、最高工作壓力8MPa、進料壓力0.35～0.8MPa、配套電機功率860kW/690V。動力端油箱添加L-CKD150#重負荷齒輪油，運動粘度150 cSt;液壓油箱添加L-HM 46抗磨液壓油，運動粘度46 cSt.。活塞密封環將兩種潤滑油分隔開，保證油脂純凈不混淆。

2 ?故障及處理措施

2.1 運行故障

在尾礦管輸系統運行過程中，發現3#隔膜泵動力端油標液面超過上限位置，液力端出現液壓油丟油現象，液力端頻繁補油，油標液面仍低于下限，通過對比動力端與液力端油箱油量判斷活塞環磨損，活塞串油。現場更換活塞密封環，試運行后發現液力端還丟油，進一步更換活塞缸總成，液力端丟油現象消除。一個月之后，又發現3#隔膜泵液壓油箱油位每運行14小時上升7-8mm，隔膜泵又出現串油現象。液壓油泄漏，造成液力端容積效率降低，功率損失增加，生產成本增高。正常情況下隔膜泵3000小時更換一次油品，出現故障后補油時間大幅度縮短，最嚴重一次間隔24小時補充230L液壓油、180L齒輪油。油品損耗總額達21.86萬元，直接影響賈礦的生產成本。

2.2 故障分析

隔膜泵的工作原理是電動機通過減速機驅動曲柄連桿，帶動活塞進行往復運動。當活塞向右運動時，活塞借助油介質將隔膜室中隔膜吸到右方向，則使隔膜室工作腔體積增大，同時出料閥關閉，待輸送的料漿借助喂料壓力打開進料閥，進入并充滿隔膜室。當活塞向左方向運動時，關閉進料閥，活塞借助油介質將隔膜室中隔膜推向左方向運動，并借助壓力開啟出料閥將料漿輸送到管道。隔膜泵重負荷低轉速運行，活塞環磨損大，容易產生滲漏;同時隔膜泵24小時運行，泵體溫度高，潤滑油粘度降低，在活塞往復運動時活塞兩側壓力發生變化，導致潤滑油與液壓油互相滲透，最終判定活塞環發生竄油故障。

2.3 處理措施

在采取各種措施強化活塞密封無效后，通過逆向思維推斷：如果推進端和動力端采用同一種油，那么就不存在混淆問題。在中等負荷的情況下，軸承油和工業齒輪油可以替代抗磨液壓油使用。如前文所述，隔膜泵的最高工作壓力8MPa，根據壓力分級表（如表1所示）[5]，隔膜泵工作壓力屬于中等負荷，因此可以嘗試采用工業齒輪油代替抗磨液壓油，以避免串油故障的發生。

隔膜泵使用油品的技術指標主要是粘度溫度，齒輪油和液壓油的最高使用溫度均為90℃，這樣粘度就是影響替代油品的主要因素。油品是依據粘度劃分品牌的，標稱粘度等級用40℃時的運動粘度中心值表示，單位為cSt，并以此表示液壓油牌號;粘度是隨溫度變化而變化的，當溫度升高時粘度降低，溫度降低時粘度升高，這種規律稱為粘溫特性，并以粘度比和粘度指數來衡量[6]。油品粘度過大，液體流動阻力升高，設備功率損失增加;粘度過小，油路泄露增加，容積效率降低，設備功率損失增加，污染環境。隔膜泵工作現場油溫最高不超過75℃，正常工作時溫度60℃。在液壓工作系統中，泵的溫度較高、工作壓力大、轉速高，一般情況下根據泵的工作要求來選擇油品的粘度。各種液壓泵的合適粘度范圍及推薦用油如表2所示[5]，經過試驗測試比對，選擇出N100中的L-CKD100#重負荷齒輪油，其運動粘度為100 cSt，并添加化學試劑進行調質處理，使其物理性質達到隔膜泵使用要求。

運行三個月，隔膜泵工作效果良好，每個月取樣質量檢驗，檢驗結果如表3所示，檢驗數據表明在使用過程油品粘度變化幅度小，能夠滿足隔膜泵液壓端工作，也能滿足動力端潤滑要求。

2.4 技術改造

在試驗過程中發現，雖然油品混淆失效的問題解決了，但是需要對液力端和動力端的油箱油量進行增減，作業強度大，油量的缺失引起設備運行故障的隱患仍然存在。因統一用油可同時滿足液力端和動力端的工作需要，為了減少油品的使用量，降低勞動強度，設想將兩個油箱合并為一個油箱使用。

參考成型設備設計經驗，對隔膜泵進行技術改造，將液力端進油管直接連接到動力端油箱內，使動力端油箱同時供應液力端和動力端活塞使用，如圖2所示，圖2（a）為隔膜泵原潤滑系統，動力端和液力端各有一個油箱;如圖2（b）為改造后的潤滑系統，動力端和液力端共用一個油箱。經測量，液力端推進腔出口壓力在0.44-0.46MPa之間，滿足設備運行需要。

隔膜泵潤滑系統改造后，儀表檢測數據最大值如表4所示，符合設計技術要求，對隔膜泵運行沒有影響。

技術改造后，減少了一個1600L的油箱，每次換油減少8桶油，按2150元/桶計算，節約生產成本1.72萬元，每年換油約2.5次，則節約生產成本4.3萬元。

3 ?結論

根據實際生產情況，對隔膜泵活塞串油故障進行研究分析，在運行狀態相同的情況，使用調制齒輪油代替了原來使用的兩種油品，既滿足生產需要，又解決了隔膜泵活塞串油故障;在此基礎上，將液力端和動力端油箱合并為一個油箱，降低油品使用量，取得了良好經濟效果。

參考文獻：

[1]宋萬強，等.賈家堡鐵礦尾礦漿的長距離管道輸送[J].現代礦業，2017（4）：230-231.

[2]陳歲繁.隔膜泵關鍵部件的有限元分析及水力特性的仿真[D].安徽：安徽理工大學，2006.

[3]劉曉明，等.國產隔膜泵在鞍鋼漿體長距離管道輸送中的應用[J].金屬礦山，2008（10）：107-109.

[4]黃曉云等.液壓驅動隔膜泵的研究與設計[J].機電與自動控制，2009，30（10）：33-35.

[5]駱簡文，等.液壓傳動與控制[D].重慶：重慶大學出版社，1996.

[6]成大先.機械設計手冊（單行本）潤滑與密封[M].四版.中國有色工程設計研究總院.北京：化學工業出版社，2004：116.